Thành phần bán dẫn đơn giản nhất — diode - thực hiện một loạt các chức năng hữu ích liên quan đến mục đích cốt lõi của nó trong việc quản lý hướng dòng chảy của dòng điện. Điốt cho phép dòng điện chạy qua chúng chỉ theo một hướng.
Điốt hiệu quả hoàn hảo dường như là các mạch hở với điện áp âm và chúng trông giống như các mạch ngắn khác. Nhưng bởi vì điốt thừa nhận một số không hiệu quả, mối quan hệ hiện tại-to-điện áp của họ là phi tuyến.
Như vậy, bạn sẽ muốn tham khảo biểu dữ liệu của diode để xem biểu đồ đường cong của bất kỳ điện áp chuyển tiếp nào của diode tương ứng với dòng chuyển tiếp của nó, do đó bạn chọn diode thích hợp cho dự án cụ thể của mình.
Các ứng dụng của Điốt
Mặc dù chỉ là các thiết bị bán dẫn hai chân đơn giản, điốt rất quan trọng trong các thiết bị điện tử hiện đại. Một số ứng dụng điển hình của điốt bao gồm:
- Chỉnh lưu điện áp, chẳng hạn như biến AC thành điện áp DC
- Cô lập tín hiệu từ nguồn cung cấp
- Kiểm soát kích thước của tín hiệu
- Tín hiệu trộn
Chuyển hóa điện năng
Một ứng dụng quan trọng của điốt là chuyển đổi nguồn AC thành nguồn DC. Một diode đơn hoặc bốn điốt có thể được sử dụng để chuyển đổi năng lượng gia dụng 110V thành DC bằng cách tạo thành một nửa (một diode) hoặc một bộ chỉnh lưu sóng (bốn điốt). Một diode thực hiện điều này bằng cách chỉ cho phép một nửa dạng sóng AC đi qua nó. Khi xung điện áp này được sử dụng để sạc một tụ điện, điện áp đầu ra dường như là một điện áp DC ổn định với một gợn điện áp nhỏ. Sử dụng bộ chỉnh lưu toàn sóng làm cho quá trình này hiệu quả hơn bằng cách định tuyến các xung AC sao cho cả hai nửa dương và âm của sóng sin đầu vào được xem như là các xung dương, tăng gấp đôi tần số xung đầu vào vào tụ điện, giúp giữ cho nó sạc và cung cấp một điện áp ổn định hơn.
Điốt và tụ điện cũng có thể được sử dụng để tạo ra một số loại điện áp nhân để có một điện áp AC nhỏ và nhân nó để tạo ra đầu ra điện áp rất cao. Cả hai đầu ra AC và DC đều có thể sử dụng cấu hình đúng của các tụ điện và điốt.
Giải điều chế tín hiệu
Sử dụng phổ biến nhất của điốt là để loại bỏ các thành phần tiêu cực của một tín hiệu AC. Bởi vì phần âm của một dạng sóng AC thường trùng với nửa tích cực, rất ít thông tin bị mất hiệu quả trong quá trình loại bỏ nó đi, dẫn đến xử lý tín hiệu hiệu quả hơn.
Giải điều chế tín hiệu thường được sử dụng trong radio như một phần của hệ thống lọc để giúp trích xuất tín hiệu radio từ sóng mang.
Bảo vệ quá áp
Điốt cũng hoạt động tốt như các thiết bị bảo vệ cho các linh kiện điện tử nhạy cảm. Khi được sử dụng như thiết bị bảo vệ điện áp, các điốt không dẫn điện trong điều kiện hoạt động bình thường nhưng ngay lập tức ngắn bất kỳ xung điện áp cao nào lên mặt đất, nơi nó không thể gây hại cho mạch tích hợp. Các điốt đặc biệt được gọi là các bộ triệt tiêu điện áp thoáng qua được thiết kế đặc biệt để bảo vệ quá áp và có thể xử lý các xung điện cực lớn trong khoảng thời gian ngắn, các đặc điểm điển hình của xung điện áp hoặc sốc điện, thường làm hỏng các thành phần và rút ngắn tuổi thọ của sản phẩm điện tử.
Tương tự như vậy, một diode có thể điều chỉnh điện áp bằng cách phục vụ như một clipper hoặc một giới hạn - một mục đích chuyên biệt mà mũ điện áp có thể đi qua nó tại một điểm nhất định.
Chỉ đạo hiện tại
Các ứng dụng cơ bản của điốt là để chỉ đạo hiện tại và chắc chắn rằng nó chỉ chảy theo hướng thích hợp. Một khu vực mà khả năng lái của điốt hiện tại được sử dụng để có hiệu quả tốt là chuyển từ nguồn điện từ nguồn điện sang nguồn điện chạy từ pin. Khi thiết bị được cắm vào và sạc — ví dụ: điện thoại di động hoặc nguồn cấp điện liên tục — thiết bị sẽ chỉ được cấp nguồn từ nguồn điện bên ngoài chứ không phải pin và trong khi thiết bị được cắm vào pin phải có công suất vẽ và nạp tiền. Ngay sau khi nguồn điện bị tháo, pin sẽ cấp nguồn cho thiết bị để người dùng không nhận thấy sự gián đoạn.
Một ví dụ tốt về chỉ đạo hiện tại là thông qua bảo vệ đảo ngược hiện tại. Hãy xem xét, ví dụ, chiếc xe của bạn. Khi pin của bạn chết và người qua đường thân thiện đề nghị giúp đỡ với cáp nhảy, nếu bạn trộn thứ tự của cáp màu đỏ và đen, bạn sẽ không chiên hệ thống điện của ô tô vì các điốt liền kề với pin chặn dòng sai hướng.
Cổng logic
Máy tính hoạt động trong hệ nhị phân — một biển vô tận của số 0 và số 0. Các cây quyết định nhị phân trong máy tính dựa trên các cổng logic được kích hoạt bởi các điốt kiểm soát việc chuyển đổi đang bật ("1") hay tắt ("0"). Mặc dù hàng trăm triệu điốt xuất hiện trong các bộ vi xử lý hiện đại, chúng hoạt động giống như các điốt bạn mua ở cửa hàng điện tử — chỉ nhỏ hơn nhiều.
Điốt và ánh sáng
Một đèn pin LED chỉ là một đèn pin có chiếu sáng có nguồn gốc từ một diode phát sáng. Trong sự hiện diện của điện áp dương, đèn LED phát sáng.
Ngược lại, một photodiode chấp nhận ánh sáng thông qua một bộ thu (như một bảng điều khiển năng lượng mặt trời nhỏ) và chuyển ánh sáng đó thành một lượng nhỏ dòng điện.